Efectos de la contaminación por Zinc sobre microbioma de raíz del álamo N12, tolerante a metales
La contaminación por metales pesados (MP) cada vez aumenta más debido a las actividades humanas. Los MP, no se degradan por lo que tienden a persistir en el ambiente por largo tiempo. EL Zinc (Zn) es un MP que puede resultar fitotóxico si se encuentra en grandes cantidades en el suelo. Aunque existen plantas que puedan absorberlo, éstas mismas presentan un riesgo para la salud. Una de las estrategias que se plantean usar a futuro es la fitorremediación, la cual es asistida por microorganismos del suelo o raíz. Recientemente, se ha propuesto que el éxito de la fitorremediación depende de la interacción planta-microbioma; ya que, las bacterias son capaces de cambiar el PH del suelo y alterar los potenciales redox. Mientras que los hongos, mejoran la absorción y translocación de los nutrientes y MP. Una estrategia para el manejo de suelos contaminados con MP, incluye el uso de plantas de Álamo que son tolerantes a MP, porque crecen rápido, presentan un sistema radicular profundo y extendido y su propagación es fácil. Especialmente se ha visto que el álamo Negro llamado N12, es resiliente y tolerante a MP. Por lo que en este estudio investigadores italianos, decidieron estudiar los cambios del microbioma de rizosfera asociado a la adición de Zn y composta en plantas de álamo.
Para el experimento usaron esquejes de álamo N12 en invernadero, en este experimento añaden composta y después de 2 meses de crecimiento añaden Zn (450 mg Kg-1) de peso seco. Así tienen cuatro grupos experimentales: plantas en suelo no contaminado, plantas en suelos contaminados con Zn, plantas en suelo con composta y plantas en suelo con Zn y composta. Al final del experimento, midieron el área foliar de cada álamo. El experimento duró tres meses, después se colectaron raíces de cada uno de los cuatro grupos. Los suelos fueron caracterizados al principio y al final del experimento, específicamente se determinó la cantidad de Zn. Para identificar qué organismos están presentes en los diferentes grupos experimentales se hizo secuenciación de la región V3-V4 del gen 16s rRNA de las rizósferas.
Al final del experimento, en los grupos tratados con composta se observó un incremento en la biomasa foliar. Del análisis de contenido de Zn en los suelos, observaron que no hubo una reducción significativa en las concentraciones de Zn de los suelos iniciales con respecto a los tratamientos. A pesar de ello, se observó que la mayor concentración de Zn en plantas estuvo en las raíces y los tallos.
Del análisis de diversidad de los 16s rRNA, encontraron que existe una correlación negativa entre el número de OTUs observados y la biomasa de las raíces. Además, los fila más abundantes fueron Proteobacteria y Firmicutes. El filo Firmicutes fue predominante en la condición control, mientras que en los otros grupos se redujo su abundancia y Proteobacteria, Actinobacteria y Acidobacteria aumentaron su abundancia. Las familias más abundantes fueron: Xanthomonadales, Pseudomonadales, Betaproteobacteriales (Proteobacteria, Gammaproteobacteria), Bacillales (Firmicutes) y Rhizobiales. Estos grupos se mantienen en el control y en los tratamientos. Sin embargo, sólo las clases Micrococcales, Pyrinomonadales y Dongiales fueron favorecidas por la presencia de Zn. También observaron un aumento en la abundancia relativa de Chloroflexi en la condición Zn y composta. (Figura 1).
Figura 1. Overview of the relative frequency of root microbiome with respect to (A) phylum or (B) class under different experimental conditions.
También, se encontró que el grupo experimental con un mayor número de clases únicas fue el grupo control. Por lo que se propuso que estos organismos pueden utilizarse como marcadores que indiquen la concentración de Zn en la rizósfera. Así la presencia de Proteobacterias en el suelo, indica que se trata de un suelo rico en nutrientes. Por otra parte, se observó que en el tratamiento de Zn más composta, hubo un efecto significativo sobre los parámetros morfológicos del álamo que fueron analizados. Esto indicaría que la adición de composta puede proteger al álamo con respecto a la absorción y toxicidad de Zn. Además, se observó que la absorción de Zn, disminuye a medida que se agrega composta, principalmente en las hojas, lo que a su vez aumentó el tamaño y biomasa del álamo.
Así mismo, también determinaron la diversidad fúngica, mediante la secuenciación de la región ITS. En este caso si se detectaron diferencias significativas en todos los tratamientos. Los fila más abundantes fueron: Ascomycota, Basidiomycota, Mortierellomycota, Glomeromycota y Chytridiomycota. La adición de Zn, afectó la abundancia de las familias menos representadas. También buscaron a los marcadores hipotéticos, lograron encontrar marcadores para la condición con composta, y composta más Zn. Para la condición en dónde sólo agregaron Zn, no se logró identificar un marcador (Figura 2).
Figura 2. Overview of the relative frequency of root surface fungi with respect to (A) phylum, (B) class or (C) family under different experimental groups.
Finalmente, este estudio confirma que el microbioma de la rizósfera se caracteriza por una compleja red de relaciones a través de la cual las plantas obtienen ventajas de los microorganismos que se encuentran presentes en la rizósfera. Por lo que se propone que los estudios de fitorremediación deberían centrarse en el análisis de estas comunidades con el objetivo de tratar de entender cómo estas redes pueden mejorar la fitorremediación para que sea sostenible.
Referencia:
Guarino, F., Improta, G., Triassi, M., Cicatelli, A., & Castiglione, S. (2020). Effects of Zinc Pollution and Compost Amendment on the Root Microbiome of a Metal Tolerant Poplar Clone. Frontiers in microbiology, 11, 1677. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.01677
